Парадоксальный сон

Кто из нас не знает, что такое сон? Мы все испытываем на себе это явление каждую ночь, и для нас это неотъемлемая часть нашей повседневной жизни. Это настолько естественный процесс, что мы редко когда задумываемся, зачем мы, собственно говоря, спим, и зачем тратим столько полезного времени (треть жизни, если быть точным), как кажется, «впустую».

Может, уже пора изобрести таблетку, приняв которую можно забыть о сне и посвятить освободившееся время своим любимым занятиям? Попытаемся понять: зачем нам нужен сон и имеет ли перспективы жизнь без сна.

Для начала проведем разграничение между понятием сна (sleep), как физиологического процесса, и сновидений (dream), как процесса психологического.  Сном занимается наука сомнология, тогда как сновидениями – онейрология. Когда мы говорим «я видел сон», мы говорим не о сне, как таковом, а о сновидениях, которые имеют место быть во время сна. О сновидениях мы детально поговорим в следующих постах, начнем же с основ физиологии сна.

Что же такое сон?

Мы знаем, что жизнь всех живых существ делится на две большие фазы: активную фазу (бодрствование) и фазу покоя (сон). Долгое время эти фазы определялись только визуальным способом, то есть если человек или любое другое животное находится в неподвижном состоянии, часто в характерной позе, и его реакции на стимулы окружающего мира заторможены либо отсутствуют вовсе – значит, человек находится в состоянии сна.

Однако, такое состояние может быть обусловлено не только естественным физиологическим сном, но также и другими бессознательными состояниями: гипнотическим сном, летаргическим сном (или мнимой смертью), комой, обмороком, анабиозом и некоторыми другими состояниями. В том числе, под эти параметры подходит и смерть.

Недаром древние тесно связывали сон и смерть в своем сложном пантеоне божеств и называли сон маленькой смертью, что часто находит отражение в искусстве (рис.1) и в мифологии (рис.2), согласно которой Сон (Гипнос) и Смерть (Танатос) – братья-близнецы, дети Богини Ночи – Нюкты.

Сон и его сводный брат Смерть

Рисунок 1. Джон Уильям Уотерхаус «Сон и его сводный брат Смерть», 1874 (Частная коллекция).

зображение богини Ночи с детьми – Сном и Смертью

Рисунок 2. Изображение богини Ночи с детьми – Сном и Смертью. Бертель Торвальдсен, барельеф, 1815 (музей Торвальдсена, Копенгаген, Дания).

Действительно, некоторые патологические виды сна, такие, например, как летаргический сон, иногда чрезвычайно сложно отделить визуально от смерти. Ведь уровень метаболизма снижается так сильно, что сердце бьется с частотой до 2 ударов в минуту, поэтому и пульс не прощупывается.

Согласитесь, без специального оборудования определить, мертв человек или спит чрезвычайно трудно. Отсюда нередкие в прошлом случаи погребения живых еще людей.  Конечно, физиологический сон можно достаточно легко отличить от других бессознательных состояний: спящего человека можно разбудить, дав ему звуковой или тактильный стимул достаточной силы.

С патологическими формами сна это не работает. Таким образом, можно сказать, что сон – это естественный физиологический процесс с пониженной реакцией на окружающий мир. Однако, такой визуальный подход является скорее бытовым, чем научным.

С открытием электроэнцефалографии и первым ее успешном применении на человеке в 1934 году, в руках сомнологов появился мощный неинвазивный и объективный метод измерения электрической активности мозга спящего человека. До сих пор этот метод является доминирующим в диагностике многих патологических состояний головного мозга и чуть ли не единственным объективным критерием в постановке диагноза «смерть мозга».

Оказалось, что электроэнцефалограмма (ЭЭГ) спящего мозга отличается от таковой мозга бодрствующего. У здорового человека в состоянии активного бодрствования на ЭЭГ мозга преобладают волны Бета-ритма (β-ритм) со средней амплитудой 15 – 30 мкВ и диапазоном частот 14 – 30 Гц. Особенно этот ритм проявляется при концентрации внимания, эмоциональном возбуждении и усилении мыслительной деятельности. При крайних степенях умственного напряжения, например, при решении задач, требующих максимального сосредоточения внимания, в ЭЭГ мозга человека начинают появляться Гамма-волны (γ-ритм), характеризующийся очень низкой амплитудой – меньше 10 мкВ и высокой частотой – от 30 и, по некоторым данным, до 500 Гц.

Гамма-волны ассоциируются с сознанием человека. Однако, если человек, пребывая в состоянии бодрствования, расслаблен и ни о чем не думает, особенно с закрытыми глазами, то на его ЭЭГ появляются Альфа-волны (α-ритм) с частотой 8 – 14 Гц и амплитудой 30 – 70 мкВ.

Появление альфа-ритма свидетельствует о подготовке мозга ко сну. Это состояние сопровождается зевотой, снижением уровня сознания, урежением частоты сердечного ритма и т.д. При засыпании на ЭЭГ появляются характерные Тета-волны (θ-ритм) с частотой 4 – 8 Гц и амплитудой 10 – 35 мкВ, иногда до 400 мкВ, представляющие собой переходную стадию между сном и бодрствованием.

Тета-волны ассоциируются с работой областей мозга, ответственных за память и эмоции, продуцируются гиппокампом и наиболее выражены у детей 2 – 8 лет. До 13 летнего возраста тета-волны могут регистрироваться и в состоянии бодрствования, однако у взрослого человека в норме они отсутствуют.

В процессе погружения глубже в состояние сна на ЭЭГ все отчетливее проявляются высокоамплитудные Дельта-волны (δ-ритм) с частотой 1 – 4 Гц. Это, собственно говоря, глубокий сон. Следует отметить, что δ-ритм регистрируется также при наркотическом сне и коме, а также на границах с пораженными частями мозга (опухоль). Более того, что δ-ритм преобладает на ЭЭГ мозга здоровых детей в возрасте 3 – 6 лет в состоянии бодрствования.

На основании данных ЭЭГ была выработана структура цикла сна-бодрствования, по которой цикл ночного сна складывается из 4 стадий (рис.3):

  • Первая стадия. Преобладает α-ритм, но уже появляются θ-волны. Соответствует состоянию дремоты.
  • Вторая стадия. Преобладает θ-ритм, появляются сонные веретена и К-комплексы. Соответствует процессу засыпания и неглубокого сна.
  • Третья стадия. На фоне θ-ритма появляются δ-волны. Соответствует переходу в более глубокий сон.
  • Четвертая стадия. Преобладает δ-ритм. Глубокий сон. По современным представлениям 3 и 4 стадии часто объединяют в одну и называют дельта-сном (SWS, slow wave sleep).

ЭЭГ во время сна

Рисунок 3. Примеры записи ЭЭГ мозга в разных стадиях цикла «сна-бодрствования». Schlafspindel – сонное веретено; Thetawallen – θ-волны; K-komplex – К-комплекс. Источник: Шпорк П., 2010.

Долгое время эта классификация оставалась классической, до тех пор, пока в 1953 г. нашими бывшими соотечественниками Натаниэлом Клейтманом и его ассистентом Юджином Асерински из Чикагского университета не была открыта абсолютно новая фаза сна – так называемая фаза быстрого сна или БДГ-фаза (REM-сон).

Натаниэл Клейтман и Юджин Асерински

В процессе своих экспериментов они обнаружили, что спящие люди через какое-то время после засыпания начинали быстро вращать глазами под закрытыми веками, как будто они за чем-то наблюдают. При этом их сон был настолько крепок, что нужно было постараться, чтобы разбудить их.

Но если их удавалось разбудить, все они рассказывали в ярких красках о только что пережитых сновидениях. В БДГ-фазе сна тело становится еще более невосприимчивым к внешним раздражителям, чем во время обычного сна. Это особое состояние сознание человека, и не бодрствование и не сон, а нечто качественно иное, при котором мышцы абсолютно расслаблены, как бы парализованы, в то время как активность головного мозга и параметры висцеральной системы: частота дыхание, частота сердечных сокращений и др. активны как в состоянии бодрствования.

Наблюдаются всплеск секреции гормонов надпочечников, изменения артериального давления, усиление мозгового кровотока, часто возникает эрекция. Это состояние называют «вегетативной бурей». Поэтому БДГ-фазу сна часто называют парадоксальным сном: человек вроде бодрствует по всем показателям, но без сознания и парализован. Длительность этой фазы составляет примерно 90 – 120 мин за ночь (или 20 – 25% от сна), по 10 – 20 мин на каждый цикл. Единственные мышцы, способные сокращаться во время БДГ-сна – это мышцы глаз, поскольку они не управляются нервами, проходящими через спинной мозг.

По картине ЭЭГ во время БДГ-фазы также нельзя определить бодрствует ли человек или спит, поскольку активность головного мозга чрезвычайно высока и сходна, хоть и не идентична, картине ЭЭГ при усиленных мыслительных процессах. Поэтому чтобы корректно «читать» ЭЭГ записи, были введены новые параметры в дополнение к электрической активности мозга: электрическая активность глаз (ЭОГ – электроокулограмма) и мышц шеи (ЭМГ – электромиограмма).

ЭЭГ мозга во время БДГ-фазы сна легко отличить от таковой в состоянии бодрствования по отсутствующей активности на ЭМГ (рис.4). В настоящее время именно по этим трем одновременно регистрируемым параметрам и исследуется мозг спящего человека. Это особенно важно при заболеваниях, связанных с нарушениями цикла «сон-бодрствование».

парадоксальный сон

Рисунок 4. Электрическая активность мозга в бодрствовании, медленном и быстром сне. I – ЭЭГ, II – ЭОГ, III – ЛКТ (латеральное коленчатое тело), IV – ЭМГ. Источник: Rechtschaffen, Siegel, 2000.

Таким образом, по современным представлениям сон человека складывается из медленного (синонимы:  медленноволновой, синхронизированный, ортодоксальный сон или NREM-сон) сна, представленного четырьмя стадиями от дремоты (стадия 1) до глубокого сна (стадия 4) и сменяющего его быстрого сна (синонимы: БДГ-фаза, десинхронизированный, парадоксальный сон или REM-сон).

Это один цикл сна, длящийся примерно полтора часа. За ночь у человека бывает 4 – 6 таких повторяющихся циклов, которые, тем не менее, не идентичны друг другу. Продолжительность медленного глубокого сна, особенно его четвертой стадии уменьшается с каждым последующим циклом, в то время как продолжительность быстрого сна увеличивается. Как правило, под утро стадия 4 медленного сна уже не достигается. Пример гипнограммы здорового человека представлен на рисунке 5.

быстрый сон

Рисунок 5.  Гипнограмма здорового человека среднего возраста. Источник: Ковальзон В.М., 2012.

Долгое время БДГ-фаза сна не укладывалась в общую теорию эволюции сна, по которой изначально в животном мире присутствовали активность и покой (сон и бодрствование), а затем почему-то появился быстрый сон.

Его появление как новое эволюционное приобретение млекопитающих не получалось объяснить. По самым последним представлениям новым эволюционным приобретением является не БДГ-фаза сна, а, как ни странно, бодрствование.

Иными словами, покой хладнокровных животных соответствует нашему медленному сну, а их активность – нашему быстрому сну. Наше бодрствование же является как раз тем новым приобретением, которое позволило выйти млекопитающим на качественно новый эволюционный уровень. Подтверждением этой гипотезы может служить тот факт, что во время БДГ-фазы сна не поддерживается терморегуляция, то есть если бы БДГ фаза длилась не 10 – 20 мин, а скажем всю ночь, то температура нашего тела выровнялась бы с температурой окружающей среды.  В чем-то мы можем сказать, что живем жизнью хладнокровного животного во время БДГ-фазы сна.

Продолжение в следующих постах.


Новые посты проще всего отслеживать по анонсам в наших пабликах ВКонтакте и Фейсбуке.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.